[发明专利]低成本不锈钢间接增材制造方法

说明书

本发明公开了一种低成本不锈钢间接增材制造方法，按如下步骤：将不锈钢粉末与粘结剂进行充分混合搅拌且加温，不锈钢粉末的颗粒规格为8~12µm，不锈钢粉末与粘结剂重量比为92:8~90:10；粘结剂由下列重量份的原料制成：微晶蜡20~25份，聚甲醛60~70份，聚乙烯6~9份，石蜡3.5~4.5份，硬脂酸0.2~1份；待混合的粉体冷却后，通过造粒机制备成粒状喂料，然后使用注射成形机将粒状喂料加工成含有粘结剂的丝材；将该丝材装载到常规的塑料3D打印机上，打印出不锈钢生坯；对不锈钢生坯先进行溶剂脱脂，再进行热脱脂；最后，通过真空烧结，固结不锈钢生坯，经冷却至室温后，获得高度致密的不锈钢间接打印成品。本发明具有材料成本低、加工设备简单、产品成品率高、产品质量好的有益效果。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种低成本不锈钢间接增材制造方法。

背景技术

不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及强韧性等系列特点，因而被广泛用于重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中。国内外对不锈钢的组织、性能和新工艺等方面进行了大量的研究，取得了许多新进展。

粉末冶金领域中，增材制造技术(也称3D打印)，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，其能够为产品的快速研发迭代、复杂结构零部件的设计制造、生产线的快速重构提供解决方案，在降低零部件重量和制造成本等方面取得了显著效果，符合可持续发展。

当前已经较为普及的不锈钢增材制造技术，如激光熔融3D打印，是一种直接打印的方法，通过高能量局部地、逐层地融化不锈钢粉末来熔接制造不锈钢零件。然而因其3D打印设备昂贵的以及在激光熔融过程中由于强非平衡状态下复杂的合金相变和组织演化引起的3D打印金属的孔隙率，易于分解和断裂，在实际应用中可能会引起安全隐患，限制了增材制造不锈钢工业化的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本不锈钢间接增材制造(3D打印)方法，

能够大幅地降低制造不锈钢零部件的成本，使得不锈钢增材制造得到更为广泛的工程应用。

本发明所要解决的技术问题是，为了克服上述现有背景技术中提及的高昂的3D打印设备费用以及在3D过程中由于强非平衡状态下复杂的合金相变和组织演化引起不良反应，提供一种不锈钢低成本间接增材制造方法。

本发明的技术方案是：

一种低成本不锈钢间接增材制造方法，按如下步骤：

S1. 将不锈钢粉末与粘结剂进行充分混合搅拌且加温，其中，不锈钢粉末的颗粒规格为8~12µm，不锈钢粉末与粘结剂重量比为92:8~90:10；粘结剂由下列重量份的原料制成：微晶蜡20~25份，聚甲醛60~70份，聚乙烯6~9份，石蜡3.5~4.5份，硬脂酸0.2~1份；

S2. 待混合的粉体冷却后，通过造粒机或破碎机制备成粒状喂料，然后使用注射成形机或造丝机，将粒状喂料加工成含有粘结剂的丝材；

S3. 将含有粘结剂的丝材装载到常规的塑料3D打印机上，根据计算机中三维建模程序，打印出不锈钢生坯；

S4. 对不锈钢生坯先进行溶剂脱脂，再进行热脱脂；

S5. 将脱脂好的不锈钢生坯，通过真空烧结，固结不锈钢生坯，经冷却至室温后，获得高度致密的不锈钢间接打印成品。

进一步地，所述步骤S1中，混合搅拌的时间2~6h，加温的温度160~180°C。

进一步地，所述步骤S2中，注射成形机或造丝机的注射嘴温度为160~180℃。

作为优选，所述步骤S2中，所述丝材的直径为1~5mm。